Lohnt sich Solarenergie auf den Kanaren?

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Potenzial der Photovoltaik auf der Welt. Die Kanarischen Inseln sind Europas sonnenreichster Punkt. Bild: Mlino76, CC BY 2.5, Wikipedia

Es ist paradox: Da leben wir im sonnigsten Punkt Europas, und doch hat fast niemand Solarzellen auf dem Dach. Lohnt sich Photovoltaik für einen Privathaushalt auf den Kanarischen Inseln etwa nicht?

Zunächst muss man wissen, dass auf den Kanarischen Inseln der Strom künstlich billig gehalten wird. Auch wenn die Gesamtkosten für die Stromerzeugung in den Schwerölkraftwerken gut und gerne 0,35 €/kWh betragen, wird der Strom zu nur 0,15 €/kWh verkauft. Duch den sehr billigen Strom ist der Anreiz gering, Photovoltaik zu installieren.

Ferner muss man beachten, dass es in Spanien keine Einspeisevergütung gibt. Zu viel produzierter Solarstrom kann nicht an den Netzbetreiber verkauft werden. Immerhin muss man auf den Kanarischen Inseln keine Strafgebühr für die Einspeisung zahlen – offziell nur vorübergehend, und im Gegensatz zum Festland.

Der Spanische Staat macht es also besonders schwer, dass private Photovoltaik lohnt:

  • keine Einspeisevergütung
  • Strom aus dem Netz ist künstlich billig

Durch den Fall der Preise für Photovoltaik und Batteriespeicher ist es aber vielleicht dennoch lohnend, Photovoltaik auf dem Hausdach und eine Pufferbatterie im Haus zu installieren?

Ein Beispielhaus

Betrachten wir einmal ein typisches Beispiel: Ein Haus mit zwei Personen, Heizen mit Wärmepumpe, Gartenbewässerung mit Pumpen, mit einem Strombedarf von 16 kWh pro Tag, 5840 kWh pro Jahr. Der aktuelle Bruttopreis für einen 5,5 kW-Hausanschluss inkl. aller Abgaben beträgt hierfür etwa 0,163 €/kWh, 954 € pro Jahr. In 10 Jahren zahlt dieser Haushalt an den Stromversorger etwa 9.540 €. Mit Preissteigerung von 3% pro Jahr eingerechnet sind es ca. 10.900 €.

Diese 10.900 € setzen sich zu ca. 70% aus dem verbrauchten Strom (ca. 7.750 €) und den restlichen 30%, also 3.150 € für die Grundgebühr (Leistungspreis) zusammen.

Soll sich also eine Photovoltatik-Anlage binnen 10 Jahren lohnen, muss diese auf jeden Fall billiger als 10.900 € sein – wenn sie einem gänzlich den Kauf von Strom vom Stromversorger ersparen würde. Das ist aber unrealistisch. Es gibt immer wolkenreiche Tage, und es wird immer wieder vorkommen, dass man Strom benötigt, wenn die Sonne nicht scheint und wenn die Batterie der Anlage leer ist.

Gehen wir einmal davon aus, dass realistischerweise 1/3 des Stroms nicht selbst produziert werden kann, sondern dazugekauft werden muss. Da der Stromversorger aber einen Tag/Nacht-Tarif anbietet, kann man den Stromzukauf auf die billigen Nachtstunden verschieben, wenn der Strom nur 0,07 €/kWh – weniger als die Hälfte des Tagtarifs – kostet. Voraussetzung dafür wäre, dass die Speicherbatterie genügend groß ist, damit man sie notfalls nachts laden kann und dann den restlichen Tag nutzen kann.

Wenn wir es also schaffen, 2/3 unseres Stromes selber zu produzieren, und 1/3 im Nachttarif zukaufen müssten, würden wir am Ende nur noch 1/6 der bisherigen Stromrechnung zahlen müssen, denn der Nachtarif kostet nur etwa die Hälfte des Tagtarifs.

Statt der 7.750 € für den verbrauchten Strom in 10 Jahren würden wir also nur 1/6 davon, also ca. 1.290 €, in 10 Jahren für den Nachtstom zahlen müssen, zuzüglich den Grundgebühren. Die Ersparnis wäre also nicht 10.900 € wie bei vollständiger Autarkie sondern nur noch 7.750 € – 1.290 € = 6.460 €.

Ferner könnten wir die maximale Leistung, die der Stromversorger uns zur Verfügung stellt, halbieren und so 1/2 der Grundgebühr sparen, das ergibt in 10 Jahren eine Gesamtersparnis von 6.460 € für den Strom und 1.570 € für die Grundgebühr, zusammen ca. 8.030 €

Eine Photovoltaikanlage mit Batterie darf also höchstens kosten, wenn sie sich nach 10 Jahren rentieren soll:

  • bei vollständiger Autarkie ohne Stromzukauf: ca. 11.000 €
  • bei Zukauf von 1/3 des Stroms zum Nachttarif: ca. 8.000 €

Wenn man noch bedenkt, dass ein Batteriespeicher auch ein Komfortgewinn ist, weil er die auf den Kanarischen Inseln häufigen Stromausfälle überbrücken kann, und dieser Komfort uns vielleicht 2000 € in 10 Jahren wert ist, darf eine Photovoltaikanlage mit Batteriespeicher höchstens kosten:

  • bei vollständiger Autarkie ohne Stromzukauf: ca. 13.000 €
  • bei Zukauf von 1/3 des Stroms zum Nachttarif: ca. 10.000 €

Es ist ziemlich klar, dass vollständige Autarkie extrem teuer wäre, da mehr teure Batterien und auch eine Überproduktion von Solarstrom nötig wäre damit wir nicht nach einigen wolkenreichen Tagen im Dunkeln dastehen. Dem gegebüber steht nur eine zusätzliche Ersparnis von 3.000 €.

Ich verfolge daher im folgenden nur noch den Ansatz, ob eine Photovoltaik-Anlage mit Batterie und 1/3 Zukauf vom Stromnetz wirtschaftlich Sinn macht.

Die Strategie

Zunächst schauen wir uns einmal an, wie genau der Strompreis im Tag/Nachttarif variiert. Auf den Kanarischen Inseln ist der Tarif 2.0 DHA erhältlich. Dieser ist zwischen 22:00 Uhr abends und 12:00 Uhr mittags günstig (gerechnet in Winterzeit).

Strompreis
Blau: Tag/Nacht–Tarif 2.0 DHA (Zeiten in Sommerzeit). Quelle: REE

Ein Teil des Strompreises ist der Grundpreis, der umso günstiger ist, je weniger Spitzenleistung wir benötigen. Wir reduzieren also unseren Stromvertrag zusätzlich auf nur 2,3 kW Spitzenleistung, um die Hälfte der Grundgebühr zu sparen.

Wenn wir Photovoltaik installieren wollen, dann richtet sich die Leistung der Solarzellen nach dem Sonnenstand. Zwischen 9:00 Uhr morgens und 17:00 Uhr Nachmittags können wir also unseren selbst erzeugten Sonnenstrom nutzen. In dieser Zeit laden wir auch unsere Batterien auf. Wenn es sich um 9:00 Uhr morgens herausstellt, dass der Tag bewölkt ist und nicht genügend Solarstrom zum Laden der Batterien verfügbar sein wird, können wir die Zeit bis 12:00 Uhr nutzen, den noch billigen Nachtstrom zum Nachladen der Batterien zu nutzen.

Nach 17:00 Uhr steht die Sonne bereits so tief, dass die Stromerzeugung der Solarzellen nicht mehr ausreicht.  Aber der billige Nachttarif beginnt erst in 5 Stunden. Wir müssen also diese 5 Stunden mit der Batterie überbrücken. Wieviel kWh werden wir dafür benötigen? In 24 Stunden brauchen wir ja 16 kWh, also pro Stunde 0,66 kWh, in 5 Stunden also knapp 3,5 kWh. Aber abends benötigen wir mehr Strom als zu anderen Tageszeiten, denn dann nutzen wir insbesondere die Beleuchtung oder den Fernseher. Gehen wir also auf Nummer sicher und rechnen wir mit 5 kWh, die wir zwischen tiefstehender Sonne und dem Beginn des Nachttarifs mit einer Batterie überbrücken müssen.

Und so würde dann ein typischer Tag, beginnend um 7:00 Uhr aussehen:

  • 07:00 Uhr: Der Tag beginnt.
  • 09:00 Uhr: Die Sonne steht genügend hoch am Himmel, damit unsere Solarzellen Strom liefern. Wir entscheiden, ob der Tag bewölkt ist oder nicht. Bei Bewölkung  laden wir nun die Batterie im noch aktiven Nachttarif bis auf 100% auf. Bei Sonnenschein verzichten wir darauf und laden die Batterie mit dem überschüssigen Sonnenstrom auf 100%. Dazu haben wir bis ca. 17:00 Uhr Zeit.
  • 12:00 Uhr: Der Nachttarif endet.
  • 17:00 Uhr: Die Sonne steht so tief am Himmel, dass ab jetzt eine Stromentnahme aus der Batterie nötig wird. Die Batterie ist zu 100% geladen.
  • 22:00 Uhr: Der Nachttarif beginnt. Wenn die Batterie leer ist, nutzen wir nun den billigen Nachtstrom

Für diese Strategie benötigen wir:

  • Eine Batterie mit mindestens 5 kWh effektiv nutzbarer Energiemenge
  • Solarzellen mit einer Kapazität von 4 kWp theoretischer Spitzenleistung (liefern ca. 16 kWh Ertrag am Tag)

Lohnt es sich?

Das hängt nun von den Kosten von Batterie und Solarzellen ab. Wie gesagt, in der Summe haben wir ein Budget von 10.000 €, das wir nicht überschreiten dürfen – sonst würde es keinen wirtschaftlichen Sinn machen.

  • Eine Batterie auf Lithium-Ionen-Basis von LG Chem mit 5,9 kWh nutzbarer Kapazität und 4,2 kW Spitzenleistung kostet auf den Kanarischen Inseln ca. 3.500 €, inkl. 10 Jahren Garantie
  • Ein Wechselrichter zur Konvertierung von Gleich- in Wechselstrom von SMA mit Batterie- und Solaranbindung mit 5 kW Spitzenlast, 3 kW Dauerlast kostet ca. 2.000 €
  • 14 Solarmodule von REC mit einer Spitzenleistung von ca. 4 kWp kosten ca. 2.700 €

Insgesamt kostet die Hardware also ca. 8.200 €. Wenn wir noch einen Installateur finden, der das ganze für unter 1.800 € installiert, bleiben wir im Budget von 10.000 €.

Zusammenfassung

Ab sofort lohnt die Anschaffung einer Solaranlage mit Batteriespeicher. Die Amortisationszeit beträgt 10 Jahre. Nach 10 Jahren ist die Investition abgeschrieben und wir zahlen nur noch etwa 1/6 der Stromkosten wie bisher. Außerdem sind wir gegen Stromausfälle gewappnet.

Wichtig zu wissen: Es lohnt sich aus wirtschaftlichen Gründen. Man muss also kein Anhänger irgendeiner grünen Ideologie sein, um sich jetzt Solarzellen aufs Dach und einen Batteriespeicher ins Haus zu holen. Und der wunderbare Nebeneffekt ist dennoch: Jede aus dem Stromnetz gesparte kWh spart 1/4 Liter Schweröl, das weniger in den schmutzigen kanarischen Kraftwerken verbrannt werden muss.

 

 

 

 

 

 

 

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Comparison of the ECMWF rain prediction with actual measurements for 25.11.2017 on La Palma

Here is a summary how well did the ECMWF weather model predict the rainfall yesterday, Saturday 2017-11-25 from 0:00 h UTC to 23:59 h UTC for the island of La Palma. We compare the predictions of the 6 ECMWF 12:00 UTC-runs preceding the rain event to the actual measurement of HDmeteo.com

The approximate predictions of the ECMWF model for the average 24h rainfall on La Palma islands for Saturday were, according to weather.us, rounded to 5 mm:

  • 2017-11-19 12:00 UTC+156h: 45 mm
  • 2017-11-20 12:00 UTC+132h: 30 mm
  • 2017-11-21 12:00 UTC+108h: 45 mm
  • 2017-11-22 12:00 UTC+084h: 50 mm
  • 2017-11-23 12:00 UTC+060h: 30 mm
  • 2017-11-24 12:00 UTC+036h: 25 mm
25-23-50
HDmeteo rain interpolation for 2017-11-25. Average is 22.41 mm. Maximum 56.15 mm. The plot does not include data from manually operated pluviometers.

The measured rain average for this interval was according to the HDmeteo.com interpolation on the land surface of La Palma of all available private and public weather stations of the island:

  • 22.41 mm

The model over predicted the actual rainfall until its last run from Friday noon where it predicted 25 mm, which is very close to the actual measurement of 22.41 mm.

Regenbilanz bisher – Balance lluvias hasta ahora

Bislang (18:00h) sind etwa 12,8 Kubikhektometer (hm³) Regen gefallen. Ein hm³ sind 1 Milliarde Liter. Die mittlere Regenmenge ist bislang 17,3 mm, mit einem Maximum von 46 mm bei Tinizara. Hauptproblem bislang sind die starken Winde (Böen über 100 km/h) in Puntagorda.

Hasta ahora (18:00 h) han caído 12,8 héctometros cúbicos (hm³) de lluvia en La Palma. Un hm³ son mil millones de litros. El promedio en toda la isla son 17,3 litros por metro cuadrado, con un máximo de 46 l/m² en Tinizara. El problema principal del temporal hasta ahora ha sido el viento con rachas por encima de 100 km/h en Puntagorda.

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Verteilung der Regenfälle heute – Distribución de las lluvias hoy. Maximum: 46 l/m² (Tinizara).

Meteorólogo: Aire tropical puede causar mañana situación extrema

En su blog “Wetterkanal” de “Kachelmannwetter” el meteorólogo Fabian Ruhnau, experto en avisos por tiempo adverso, describe por qué mañana habrá una situación extrema en La Palma, El Hierro, La Gomera y Madeira. Desde hace días, una depresión en el noroeste de las Islas Canarias está aspirando aire tropical desde el ecuador.

Aire puede tener tres formas de energía:

  • energía de calor: la temperatura
  • energía de calor latente: la humedad
  • energía de movimiento: el viento

La segunda forma, el calor latente, lo conocemos cuando sudamos: si el sudor se evapora desde nuestra piel, la humedad se lleva la energía y nos enfría. Se dice que el sudor evaporado se lo lleva “calor latente”. Lo opuesto también puede ocurrir: Cuando vapor de agua condensa en gotas de agua, suelta este calor latente y lo convierte en un aumento de la temperatura.

Por lo tanto, viento tropical tiene mucha energía:

  • es caliente
  • es húmedo
  • es rápido

Lo que pasa ahora es que el sistema de presión baja al noroeste de Canarias no solo causa intensos vientos calientes desde el sur, pero ha aspirado directamente desde la zona tropical dos bolsas de aire muy energético. Este aire energético se encuenta de momento en camino a Canarias y a Madeira, y las previsiones apuntan que va a chocar mañana con La Palma. Así se ve en el mapa de kachelmannwetter.de y de weather.us:

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Mapa del modelo ECMWF de la energía del aire (temperatura + calor latente de la humedad) para la tarde de mañana. Se ve que dos bandas de aire muy energético (color marrón) se encuentran aspirado por el sistema de presión baja (B) al noreste de Canarias. Es posible que van a chocar con El Hierro, La Palma, La Gomera y Madeira. Fuente: kachelmannwetter.de, adaptado

¿Qué pasará mañana si las previsiones se cumplen? Primero hay que reconocer que las dos bandas de aire tropical son relativamente finas, y no es 100% cierto que van a chocar con La Palma, pero es probable. Pero también hay que reconocer que las bandas parecen muy largas en el mapa y puede durar mucho hasta que han pasado por las islas, causando un efecto prolongado.

Cuando aire tropical choca con las montañas de La Palma (2426 m de altura), se producirá condensación dónde el aire tiene que subir. Esto resulta en dos posibles fenómenos:

  • lluvias intensas y duraderas en zonas dónde el aire tropical tiene que subir la montaña (Caldera de Taburiente, Fuencaliente)
  • fricción entre las gotas de agua, y esto puede producir electricidad estática: se forman tormentas eléctricas
  • vientos intensos sobre todo en las cercanías de las tormentas, y en las zonas de aceleración por el efecto “embudo” (Tijarafe, Puntagorda al oeste; Fuencaliente/Mazo en el este)
  • vientos intensos dónde el aire tiene que volver a bajar detrás las montañas (efecto Foehn)

Fabian Ruhnau estima en su articulo que puede llegar a 200-300 l/m² de precipitaciones en algunos puntos de la isla, acompañado por intensas tormentas eléctricas. Pero advierte que tal vez La Palma se salva si el sistema de presión baja se desplaza hasta mañana mas al oeste.

De toda forma ¡tenemos que tomar las alertas de la AEMET para mañana y para el domingo muy en serio!

Podemos observar en http://lapalma.HDmeteo.com en vivo como se desarrollará la situación meteorológica.

Warum sind die Wettervorhersagen für die Kanaren so ungenau?

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Regenvorhersage in mm zwischen heute und Sonntag Mitternacht, gerechnet durch 3 verschiedene Computermodelle. Quelle: kachelmannwetter.de

Es ist immer wieder das gleiche Muster: in Garafía regnet es Rekordmengen, aber keiner hatte es vorhergesehen. Oder wie heute: Warnstufe gelb vor Regen, aber es regnet keinen Tropfen. Die Wettervorhersagen auf den Kanarischen Inseln sind viel ungenauer als auf dem Festland, und liegen bei Extremereignissen fast immer daneben. Woran liegt das?

Der Wetterdienst ist unterfinanziert

Der staatliche Wetterdienst AEMET erhält pro Jahr nur 2,70 € je Einwohner. Zum Vergleich: Der deutsche Wetterdienst DWD erhält 4,23 € je Einwohner und Jahr. In beiden Fällen sind es 0,01% des Bruttoinlandsproduktes, da Spanien aber eine geringere Wirtschaftsleistung hat, erhält die AEMET entsprechend weniger. Dazu kommt, dass wissenschaftliche Ausbildung und Forschung in Spanien einen geringeren Stellenwert haben.

Kein Regenradar, das den Atlantik erfasst

Alle Wettermodelle brauchen Startwerte um Prognosen anfertigen zu können. Je genauer das Ist-Wetter bekannt ist, desto besser sind auch die Prognosen. Zur Zeit gibt es nur ein Regenradar auf Gran Canaria, dessen Radarstrahl aber bereits durch die Berge Gran Canarias teilweise verschattet ist und erst recht durch den Teide auf Teneriffa. Niederschläge, die sich von Westen nähern, werden daher erst im letzten Moment oder gar nicht erkannt. Nötig wäre ein Radar auf der Cumbre Vieja auf La Palma oder in El Hierro mit freiem Blick auf den offenen Atlantik.

Auf dem Atlantik gibt es kaum Wetterstationen

Wettermodelle brauchen genaue Messwerte (Temperatur, Luftfeuchte usw.) um die Zukunft berechnen zu können. In Europa gibt es ein dichtes Netz an Wetterstationen, die die Wettermodelle verwenden können. Nicht so auf den Kanarischen Inseln, die mitten im Atlantik liegen. Es gibt nur ein paar verstreute automatische Messbojen, die Wetterdaten sammeln – aber das reicht bei weitem nicht.

Flugzeuge fliegen hauptsächlich nordöstlich der Kanaren nach Europa

Flugzeuge übermitteln Messwerte wie Temperatur während ihres Fluges an die Wetterdienste, die damit ihre Wettermodelle füttern. Die meisten Flugzeuge fliegen aber zwischen den Kanarischen Inseln nach Nordosten Richtung Europa. Daher liegen fast nur Wetterdaten aus diesem Bereich vor. Richtung Westen fliegen nur wenige Flugzeuge, entsprechend dünn ist die Datenlage für Wetter, das aus Richtung Westen kommt.

Die Wettermodelle nutzen nicht den Datenreichtum privater Messnetze

Während HDmeteo die Wetterdaten von 40 Wetterstationen auf La Palma verwendet, fließen in die Wettermodelle der Wetterdienste nur die Daten von 6 Stationen der AEMET ein, und dies bei 4 der 6 Stationen auch noch mit starker Verzögerung (maximal 1 Stunde verzögert: Flughafen, Tazacorte/La Bombilla; bis zu 5 Stunden verzögert: El Time, Centro de Visitantes El Paso, Adeyaham-Stausee in Los Sauces, Leuchtturm Fuencaliente)

Die Wettermodelle können die Inseln nicht auflösen

Die Kanarischen Inseln sind sehr steil, so dass sich das Wetter innerhalb eines Kilometers drastisch ändert. Die Wettermodelle teilen den Globus in einzelne Pixel auf (genauer: Voxel = Volumen-Pixel). Diese Maschenweite der Modelle reicht bei weitem nicht aus, um die Inseln simulieren zu können:

So ist die Maschenweite des US-Modells GFS nur 28 km. Die des europäischen Hochleistungs-Modells ECMWF ist 9 km. Zum Vergleich: die breiteste Stelle La Palmas ist 22 km. Das sind im Europäischen Modell also 2,5 Maschen, im US-Modell weniger als ein Pixel. Es gibt zwar auch höher aufgelöste Regionalmodelle (Spanien: HARMONIE-AROME: 2,5 km) – im Prinzip wäre aber eine Maschenweite von 0,5 km oder weniger nötig, um das Wettergeschehen simulieren zu können.

Zum Vergleich: HDmeteo hat eine Maschenweite von 0,1 km. Aber HDmeteo ist keine Vorhersage, sondern beschreibt den aktuellen Zustand.

 

 

 

 

 

 

Neue Wetterstation Monte de Luna

Monte de Luna ist an der südlichen Gemeindegrenze von Mazo gelegen, an der Straße nach Fuencaliente. Seit dem Wochenende erscheint Monte de Luna in den Karten von HDmeteo dank einer neuen Wetterstation:

monteluna.jpg.

Hartelijk bedankt an Ed van de Poll, der die Daten seiner Wetterstation mit den Benutzern von HDmeteo teilt!

Haben auch Sie eine Wetterstation, die Sie gerne in HDmeteo integriert sehen möchten? Senden Sie mir einfach eine Mail, und Sie erhalten als Bonus auch die punktgenaue Berechnung von Wetterdaten, die Ihre Station nicht messen kann, z.B. die für die Bewässerung so wichtige Evapotranspiration (eine Wetterstation, die die Evapotranspiration messen kann, kostet mindestens 1000 €).